7 класс Тема: Технология производства химических волокон.
Свойства химических волокон
Цели
повторить классификацию текстильных волокон; ознакомить учащихся с процессом получения химических волокон и их свойствами; учить использовать свойства волокон при изготовлении изделий из них и ухода за ними; развивать логическое мышление.
Оборудование:
наглядное пособие «Текстильные волокна», плакаты и схемы получения химических волокон, образцы тканей из химических волокон, учебник, рабочая тетрадь, лупы.
Словарь
химические волокна, искусственные волокна, синтетические волокна.
Ход работы:
1.Организация урока.
1.Проверка готовности учащихся к уроку.
2.Сообщение темы и цели урока.
2.Повторение пройденного материала.
Опрос учащихся по вопросам:
-Назовите основные способы консервирования продуктов.
-Как правильно провести пастеризацию или стерилизацию консервов?
-Назовите ассортимент продуктов, получаемых при консервировании сахаром.
-Какие способы приготовления варенья вы знаете?
-Как определить готовность варенья?
Чем мармелад отличается от джема?
-Расскажите о технологии приготовления цукатов.
Опрос учащихся можно провести по карточкам.
Пример карточки прилагается.
3.Изучение нового материала
1.Словесно-иллюстративный рассказ.
Учитель. Долгие столетия люди использовали при производстве ткани те волокна, которые им давала природа,- волокна диких растений, шерсть животных, волокна льна и конопли. С развитием земледелия люди начали выращивать хлопчатник, дающий очень хорошее и прочное волокно.
Но природное сырьё имеет свои недостатки. Натуральные волокна, например , слишком коротки, недостаточно прочны, требуют сложной технологической обработки. И люди стали искать сырьё, из которого можно было бы дешёвым способом получать ткань тёплую, как шерсть, лёгкую и красивую, как шёлк, дешёвую и практичную, как хлопок.
Успехи современной химии позволили создать такое химическое волокно из природных материалов, главным образом целлюлозы, получаемой из дерева, соломы. Такое волокно называется искусственным, а волокно из синтетических полимеров-синтетическим.
Ни одному специалисту сейчас не под силу перечислить все необъятное множество химических волокон, которые используются для производства тканей. А в лабораториях синтезируются все новые и новые их виды.
Практические предпосылки для создания искусственного шёлка были созданы изобретениями 20 века.
Хлопковые и лубяные волокна содержат целлюлозу. Было разработано несколько способов получения раствора целлюлозы, продавливания его сквозь узкое отверстие (фильеру) и удаления растворителя, после чего получаются нити, похожие на шёлковые. В качестве растворителей использовали уксусную кислоту, щелочной раствор гидроксида меди, едкий натр и сероуглерод. Полученные нити соответственно называются ацетатными, медноаммиачными и вискозными.
Большую группу нитей, выходящих из фильер, вытягивают, скручивают вместе и наматывают в виде комплексной нити на патрон.
Для получения штапельного волокна комплексную нить после отделочных операций разрезают на волокна заданной длины.
Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Волокнообразующие полимеры синтезируют их таких широко распространённых продуктов переработки нефти, как бензол, фенол, аммиак и т.д. Изменяя состав исходного сырья и способы его переработки , синтетическим волокнам можно придавать уникальные свойства, которых нет у натуральных волокон. Синтетические волокна получают в основном из расплава, например, волокна из полиэфира, полиамида, продавливаемого через фильеры.
В зависимости от вида химического сырья и условий его формирования можно вырабатывать волокна с самыми различными, заранее намеченными свойствами. Например, чем сильнее тянуть струйку в момент выхода её из фильеры, тем прочнее получается волокно. Иногда химические волокна даже превосходят по прочности стальную проволоку такой же толщины.
Синтетические волокна также выпускаются в виде мононитей, комплесных и текстурированных нитей, штапельного волокна.
Волокна одного и того же типа в разных странах имеют разные торговые названия. Так, полиамидное волокно в России называют капроном, в США - найлоном, в ФРГ – перлоном.
Рассмотрим свойства некоторых искусственных и синтетических волокон.
Вискозное волокно.
Сырьём для получения вискозного волокна служат древесная целлюлоза (еловая щепа, опилки) и химические вещества. Вискозное волокно очень похоже на волокно натурального шёлка. Длина и толщина (тонина) волокна могут быть любыми, цвет зависит от добавленных в раствор красителей.
Вискозные волокна мягкие, гладкие, прямые, с сильным блеском, менее прочные, чем волокна натурального шёлка, имеют малую упругость , поэтому ткани из этих волокон сильно мнутся. Вискозное волокно хорошо впитывает влагу и быстро сохнет. Горит вискозное волокно, как и хлопок, жёлтым быстро бегущим пламенем. После сгорания остаётся пепел серого цвета и запах жжёной бумаги.
Ацетатное волокно.
Ацетатное волокно получают путём соединения отходов от хлопка с химическими веществами. Ацетатные волокна также имеют произвольную длину. Они прямые, тонкие, мягкие, прочные, стойкие к износу, упругие, поэтому ткани их них почти не мнутся, имеют резкий блеск или совсем не имеют блеска. Ацетатные волокна плохо впитывают влагу. Цвет волокон зависит от добавленных в раствор красителей.
Горит ацетатное волокно медленно, жёлтым пламенем, на конце образуется оплавленный шарик, и чувствуется особый кислый запах.
Свойства тканей из искусственного шёлка зависят от свойств волокна. Эти ткани – гладкие, с резким блеском или матовые, более тяжёлые толстые, жёсткие, чем ткани из натурального шёлка, имеют малую усадку и теплозащитность. Эти ткани прочные, но в мокром состоянии прочность их снижается, хорошо драпируются, плохо пропускают воздух и впитывают влагу. Хорошо стираются в мыльных растворах. Дают небольшую усадку, имеют большую прорубаемость при пошиве изделий, раздвижку нитей в швах при носке. Утюжить ткани из искусственного шёлка надо очень осторожно, особенно из ацетатного шёлка, - от сильного нагрева ткань желтеет.
Полиэфирные волокна (Лавсан, кримплен и др.)
Эти волокна имеют гладкую, матовую поверхность. Они прочные, стойкие к износу, не мнутся. В пламени сначала плавятся, затем медленно горят желтоватым пламенем, выделяя чёрную копоть. После остывания образуется твёрдый чёрный шарик.
Существенный недостаток полиэфирных волокон – низкие гигиенические свойства.
Полиамидные волокна (капрон, нейлон, дедерон).
Эти волокна имеют гладкую блестящую поверхность, хорошо смачиватются водой, но быстро сохнут. Полиамидные волокна чувствительны к действию тепла, уже при температуре 65 он теряет прочность, поэтому утюжить изделие из этих волокон надо осторожно.
Полиамидные волокна прочные, стойкие к износу.
Гигиенические свойства – низкие.
Волокно горит слабым голубовато-жёлтым пламенем с выделением белого дымка. При остывании на конце образуется твёрдый тёмный шарик.
Полиакрилонитрильные волокна (нитрон, акрил, перлан и др.)
Эти волокна пушистые, матовые, по виду напоминают шерсть, поэтому их часто называют «искусственной шерстью». Прочность и стойкость к износу у полиакрилонитрильных волокон ниже, чем у полиамидных и полиэфирных.
Гигиенические свойства волокна также невысокие.
Горит волокно вспышками, выделяя большое количество копоти. После остывания образуется наплыв, который можно раздавить пальцами.
Эластановое волокно.
К эластановому волокну относятся лайкра, дорластан. Эти волокна чаще всего используют в смеси с другими волокнами. Эластановые волокна очень эластичны, способны увеличивать свою длину при растяжении в 7 раз, а затем сокращаться до первоначального состояния.
Ткани из синтетических волокон отличаются гладкостью, блеском, высокой прочностью. Они устойчивы к истиранию, легко стираются после стирки не требуют утюжки.
Недостатки ткани: низкие гигиенические свойства, скольжение, осыпаемость, раздвигаемость нитей.
2.
Зарисовывание схемы «Химические волокна».
Учащиеся в рабочих тетрадях записывают тему урока и зарисовывают схему «Химические волокна».
3. Учащиеся выписывают в рабочую тетрадь основные этапы процесса производства химических волокон.
4. Итог урока.
1.Закрепление изученного материала.
Опрос учащихся по вопросам:
- Зачем людям потребовались новые виды волокон?
- О каких новых волокон вы узнали на уроке?
-Что служит сырьём для производства искусственных волокон?
-Что служит сырьём для производства синтетических волокон?
-Назовите основные этапы процесса производства химических волокон.
2.Выставление оценок, их аргументация.
Домашнее задание: учебник, параграф 15, 16, 17, с. 83-88.
Приложения Приложение 1
Карточка 1
1.Первой операцией первичной обработки фруктов и ягод для консервирования является:
а) мытьё плодов и ягод;
б) очистка плодов;
в) сортировка плодов.
2.Компот- это вид консервирования путём:
а) стерилизации;
б) консервирование сиропом;
в) маринование.
3.Варенье отличается от джема:
а) желеобразной консистенцией сиропа;
б) прозрачностью сиропа;
в) меньшим количеством сахара в сиропе;
г) целостностью плодов и ягод.
4.Готовность варенья можно определить:
а) по цвету сиропа;
б) по количеству пены;
в) по пробе на застывания капли сиропа.
5.Цукаты - это:
а) сушёные плоды и ягода;
б) засахарённая мякоть плодов и ягод.
6.Бланширование – это:
а) кратковременная варка плодов в сиропе;
б) кратковременная обработка плодов кипящей водой или паром.
Приложение 2
Это интересно!
Важным этапом научно-технической революции 20 века стало открытие американской фирмой «Дюпон» нового класса синтетических волокон на основе ароматических полиамидов, сокращённо называемых арамидами. Серийное производство нового высокопрочного волокна кевлар было начато фирмой в 1972 году. Позднее арамидные волокна двух разновидностей начали выпускать и в других странах.
Сложность процесса получения арамидных волокон и вследствие этого высокая стоимость ограничивают пока рост их производства, но, безусловно, это волокна с большим будущим. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на их уникальные свойства. Арамидные волокна одной группы (номэкс, конэкс, фенилон) используют там, где необходима стойкость к пламени и термическим воздействиям, вторая группа (кевлар, терлон) имеет высокую механическую прочность в сочетании с малой массой. Волокна типа номэкс тлеют при открытом пламени с температурой более 400 градусов и быстро затухают вне пламени. Их низкая теплопроводность обеспечивает надёжную защиту от воздействия мощных тепловых потоков. Защитная одежда из арамидных волокон выполняет свои функции даже в среде обогащённой кислородом.
Прочность другой группы арамидных волокон (кавлара) в 5 раз выше, чем прочность стали, к тому же у них отсутствует коррозия. На арамиды практически не влияют длительные температурные воздействия от -40 градусов до +130 градусов, они сохраняют прочность при кратковременном воздействии температур от -196 градусов до +500 градусов. Композиционные материалы на основе арамидов на 22% легче и на 46% прочнее, чем материалы на основе стеклопластиков. Арамиды применяют и для изготовления тканей, предохраняющих от механических воздействий. Защитные свойства пуленепробиваемой ткани из кевлара в 2 раза выше, чем ткани аналогичного назначения из нейлона, а жилеты из такой ткани весят почти в 2 раза меньше нейлоновых пуленепробиваемых жилетов.
Среди новых, уже появившихся волокон можно отметить и так называемые волокна-хамелеоны, т.е. волокна, некоторые свойства которых меняются в соответствии с изменениями окружающей среды. Например, разработаны полые волокна, в которые заливается жидкость, содержащая цветные магнетики. С помощью магнитной указки можно изменять рисунок ткани из таких волокон.
Термореактивные волокна при изменении температуры меняют свой объём, что вызывает изменение теплопередачи ткани. Созданы новые искусственные хлопкоподобные волокна, которые по потребительским свойствами практически не отличаются от хлопковых волокон.
К неорганическим химическим волокнам относятся силикатные и металлические волокна, причём в первую группу входят стеклянные, кварцевые, базальтовые, керамические и некоторые другие виды волокон.
Секрет изготовления стеклянных волокон был открыт древними египтянами около 2000 года до нашей эры, позднее он был утерян и вновь открыт венецианцами в 16 веке. Впервые технология получения стеклянных волокон была описана Реомюром в 1734 году.
Около 1850 года французу де Брюнфо удалось создать фильерный аппарат, пригодный для производства стеклянных нитей диаметром 6-10 микрометров.
Стеклянное волокно не горит, устойчиво к коррозии и биологическим воздействиям, обладает высокой прочностью при растяжении, прекрасными оптическими, электро - , тепло- и звукоизоляционными свойствами. Например, изделия из стеклянного штапельного волокна по теплоизоляционной способности превосходят асбест в 3,5 раза. Слой стекловолокнистого мата толщиной 5 сантиметров по термическому сопротивлению соответствует кирпичной стене толщиной 1 метр.
Очень интересные свойства имеют кремнийорганические волокна, изделия из которых можно использовать при температуре 1000 градусов.
Высокую механическую прочность и хорошую устойчивость к химическим реагентам имеют керамические волокна, основной вид которых состоит из смеси оксида кремния и оксида алюминия. Керамические волокна можно использовать при температуре около 1250 градусов. Они отличаются также чрезвычайно высокой химической стойкостью. Устойчивость к радиации позволят применять их в космонавтике.
Термической обработкой (900-3000 градусов) органических волокон, например полиакрилонитрильных, получают углеродные волокна, имеющие очень высокую прочность. Верхний температурный предел для этих волокон выше аналогичной величины для керамических волокон. Углеродные волокна получают непрерывным способом, однако из-за высокой стоимости пока их применение ограничено лишь некоторыми специальными областями.
